数字化技术与钛合金相结合在下颌骨缺损个体化修复中的应用

刘怀勤 徐建华 高宇 徐扬 蔡建梅 孙香

[摘要]目的：探讨数字化技术与钛合金相结合来对下颌骨缺损进行个体化修复。方法：对我院收治的45例患者进行以下操作：①采用螺旋 CT 对目标物体进行扫描，获得与下颌骨缺损相匹配的三维重建模型；②获得下颌骨缺损的个体化钛合金修复体；③通过手术将个体化钛合金修复体植入患者体内。结果：①通过三维重建技术的使用，在手术前获得了与下颌骨手术切除后缺损相一致的假体模型，然后再联系上海双申医疗器械有限公司，该公司通过快速成型技术制成了与缺损完全相匹配的个体化假体；②通过手术使患者下颌骨病变切除后形态完全恢复原形。结论：数字化技术与钛合金相结合可完成下颌骨缺损的个体化修复，这种技术可以满足下颌骨缺损的外形和功能重建的需要。

[关键词]下颌骨缺损；修复；数字化技术；钛合金

[中图分类号]R782 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2014）08-0627-03

Application of digital technology combining with titanium in the restoration of individual mandibular defects

LIU Huai-qin,XU Jian-hua,GAO Yu,XU Yang,CAI Jian-mei,SUN Xiang

(Yulin Stomatology Hospital,Yulin 719000,Shaanxi,China)

Abstract：ObjectiveTo explore the way to repair mandibular defect individualized through digital technology for combining with titanium.MethodsSome clinical operations as follows were executed to 45 patients:①Scanning the target objects with Spiral CT and obtain the model of three-dimensional reconstruction of mandibular defect;②Obtain the individualized titanium prosthesis of mandibular defects;③The individual titanium prosthesis was implanted in patients by surgery.Results①We get the model of three-dimensional reconstruction exactly which was the same to the mandible,and finally we get a individualized prosthesis completely which was match with the defect by the the production of titanium prosthesis through apid prototyping technology.②The surgery mandible patients restored prototype form after resection of the lesion completely.Conclusion The digital technology can be restored mandibular defects individually with a combination of titanium, and this technology can meet the needs of the mandibular defect reconstruction of form and function.

Key words:mandible defects;restoration;digital technology;titanium下颌骨是位于面中下1/3的骨支架，参与咀嚼、吞咽及咬合等过程，在颌面所有骨中下颌骨的位置最突出。由于肿瘤、交通事故、跌打损伤及运动等外伤原因造成下颌骨缺损时，不仅影响下颌骨的正常功能，而且可能会造成患者面型改变从而影响美观，因此对下颌骨缺损进行修复一直是受到口腔颌面外科医生的重视。对缺损下颌骨的修复一直都是颌面外科中的常见手术，但是由于传统下颌骨缺损的整复手术面积比较大且对患者创伤较大，因此为了找到手术范围小、对患者创伤较小且不影响患者康复后颌面外观和功能的方法已成为当今下颌骨缺损修复的主要研究方向。近年来，由于计算机技术的快速发展，使得计算机技术在医学中起到了举足轻重的地位，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造技术（CAM）被广泛的应用于下颌骨缺损的修复及重建[1]。随着显微外科技术、牙种植技术、牵引成骨技术及数字化外科技术的发展，下颌骨缺失的修复重建方法越来越多，目前主要包括钛合金修复、重建钛板修复、非血管化游离骨移植、血管化游离骨移植及牵引成骨等技术，其中钛合金修复逐渐成为下颌骨损伤修复的主要修复方法。由于下颌骨的特殊部位，且随着科学技术的发展和生活质量的提高，下颌骨缺损修复后面形的恢复情况逐渐成为人们关注的重点，下颌骨的个性化修复、精确化重建，减少对患者损伤性，以达到理想的下颌骨功能及面形成为众多临床医生关注的焦点。

本研究通过钛合金材料并应用数字化技术得出三维假体，制造下颌骨假体模型并对临床上45例下颌骨损伤患者进行缺损修复，借此为临床上治疗下颌骨损伤修复提供研究基础和实验依据。

1资料和方法

1.1一般资料：选取下颌骨缺损患者45例（男23例，女22例），年龄25～62岁，平均49.2岁。其中下颌骨大型囊肿12例，下颌骨部分切除术10例，下颌骨肿瘤17例；单纯行囊肿剜除术4例，下颌骨造釉细胞瘤2例。下颌骨缺损的范围；单侧升支2/3处缺损15例，双侧下颌骨体部缺损12例，单侧下颌骨骨体缺损11例，下颌骨颏孔部缺损7例，缺损长度最短有4cm，最长达10.5cm。所有病例下颌骨部分切除后，术中同期行钛合金修复，术后定期随访，时间6个月～3年。所用钛合金及固位钛钉为美国OsteoMed公司生产，上海双申医疗器械有限公司提供。

1.2 实验方法

1.2.1采用螺旋CT机进行扫描：应用西门子16层螺旋CT对45例患者进行扫描，从而得到三维图像的数据，为了得到更加精准的数据进行精密个体化修复，所以螺旋CT的的扫描层选择为2mm。然后通过专门的图像软件处理系统获得三维图像数据，并且在计算机上模拟出所需要的三维重建模型图像。

1.2.2构建三维重建模型：根据对患者下颌骨X线的临床检查，确定病灶的部位和截骨的范围大小，然后在计算机三维图像上进行模拟性截骨，就可以得到下颌骨模拟截骨的缺损的三维图像。

1.2.3 获得下颌骨缺损个体化钛合金修复假体：将之前所获得的三维图像及数据输出给上海双申医疗器械有限公司，由该公司应用快速成型技术制作成钛合金修复假体。

1.2.4 植入个体化钛合金修复假体：术前根据患者的病史、临床资料及影像学检查明确诊断；对患者进行各项术前常规检查后对患者进行全身麻醉使手术在全麻条件下进行；对患者进行鼻腔插管以确保患者正常呼吸然后进行下颌骨修复手术；对患者口内、口外同时进行切口，切口不宜太大，应按照设计好的手术范围对患者下颌骨病变处进行切除手术，手术应不损害口内健侧上、下牙齿的正常咬合功能并结扎，再进行固定；将之前制作好的个体化钛合金修复假体（修复假体在植入前必需在高温高压环境中进行消毒灭菌，以免发生术后感染）置入缺损切除部位；然后用4颗坚强内固定钛钉将假体与下颌骨固定起来，用可吸收线将修复假体的上下缘及内外侧与肌肉组织紧密缝合起来并将其包裹起来。由于手术是根据数字化模拟截骨部位和范围来准确定位，从而可以确保截骨部位的准确无误。

1.2.5 术后处理：术后10天内给予患者鼻饲饮食，注意伤口部位的清洁情况适当情况下需服用抗生素，术后第10天进行拔管并拆线，叮嘱患者30天以后再进行半流质饮食，并且在规定的时间内进行复查、拍下颌骨X线片。

1.2.5手术效果的评价：按照李祖兵等[2]对下颌骨缺损修复手术恢复情况的恢复标准对手术效果进行评价。I级：患者面部外形恢复良好、左右对称性较好，患者咬合、咀嚼功能恢复正常，语言功能正常；II级：面部略有凹陷，左右对称性较差，咬合、咀嚼功能恢复较好，语言功能良好；III级：面部对称性不佳，患侧有明显凹陷，咬合、咀嚼功能恢复较差，语言功能受到影响；IV级：由于出现外露、感染等原因而迫使取出修复假体。I、II级的修复情况优良，III、IV的修复情况较差。

2结果

上海双申医疗器械有限公司按照所给的既定三维图像及数据成功制作出了与下颌骨缺损切除部位相吻合的钛合金修复假体模型；对患者全麻后进行手术，所得修复假体模型与下颌骨缺损切除部位接触较好，患者下颌骨病变部位修复之后恢复了原有的面型。所有手术均按照术前设计的手术方案一次性成功的完成假体的植入，45例手术时间均约为90min，且患者的创伤面全部一期愈合，45例下颌骨种植患者在术中均未出现穿孔，术后均未出现麻木现象、排斥现象。术后15、30、45、75天的常规X线检查及在随后6个月的检查中都没有出现下颌骨的松动、叩痛，没有发现植入假体与患者机体发生排斥现象，没有出现由于创伤发生感染而引起固体物外漏，患者面部外形恢复良好。规定时间内进行的X 线检查结果均显示种植体愈合情况良好，45例种植体愈合都属于骨性愈合，术后疗效评价均为良好，达到恢复标准中的I级标准。

3讨论

伴随着CAD、CT三维重建技术和CAM等技术的发展，将数字化技术应用于外科手术已经成为一种现代化新技术。数字化外技术之所以可以应用于科学是基于其是在医学影像学和人体解剖学的基础上建立起来的。将CAD、CT三维重建和CAM等有关的数字化技术应用于临床外科手术，不仅可以将二维图像数据成功的转化为三维图像，而且可以精确的辅助和模拟手术进行设计以达到个体化。数字化技术早在1983年开始就已应用于外科手术，当时Hemmy等[3]应用三维重建技术辅助进行了颅颌面的外科手术并取得很好的手术效果。3年后，Mankovich等[4]利用三维重建技术模拟出人的头颅、得到关于头颅的相关数据，并将利用数字化技术制造出来的硅胶模型用于眶颧骨缺损患者的治疗中同样获得了很好的预期效果。数字化技术的迅速发展，使得CAD和CAM不断地被应用于下颌骨缺损的修复及重建。

在下颌骨缺损的修复中人工骨材料的选择非常关键，它取决了手术的成功及术后的恢复，所以在选择人工骨材料的时必须慎重且应遵循一定的原则：①所用的人工骨材料必须具有良好的可降解性且易被人体再生骨组织所替代，但其降解速率并不是越快越好而是与组织生长速率一致；②植入的人工骨材料及其降解碎片不能引起患者发生不良反应；③模拟的人工骨形状必需与切除部位相吻合，从而不影响原有其他器官的正常功能并与其他器官相匹配；④模拟的人工骨材料必需具有骨髓腔和骨质组织结构并且与原有骨髓腔和骨质组织结构相接近，以保证其发挥正常的生理功能[5]；⑤价格合理，尽量减少患者的经济负担。目前具有的人工骨材料主要包括有机骨材料、复合骨材料及无机骨材料3种，在这其中有机骨材料主要由碳、氧、氮、硅等原子组成，其可以具有较好的机械性能和生物相容性；复合骨材料主要由金属、陶瓷等组成，但由于有机骨材料和复合骨材料具有造价昂贵、不良反应发生率高，所以目前使用较多的是无机骨材料。在无机骨材料中无机金属材料主要有金属填充材料、陶瓷填充材料，由于无机金属材料具有良好的力学和加工性能，从而其主要用作人工关节及植入体固件等[6-7]，同样其应用也比较广泛。在修复骨缺损的临床应用目前应用较广的无机骨材料主要包括不锈钢、钛及钛合金、钴基合金、镍钛合金等材料。目前钛合金材料的使用具有广阔的前景。

目前，在下颌骨损伤修复手术中自体骨移植还是基本的方法[8]，面积较小的下颌骨缺损的修复进行骨移植手术就可以得到较满意的效果，但是对于创伤面积较大、创伤程度较重的缺损或者与面部其他多个部位相关联的下颌骨缺损，采用一般骨移植术很难获得满意的外形、也可能会影响患者下颌骨的恢复及其他部位骨的正常功能、同时又由于采用患者其他部位的自体骨会加重患者痛苦并且可能会产生许多的不良反应，故而骨移植术不适用于此。而数字化技术联合钛合金修复下颌骨缺损不仅可以避免自体骨的缺陷，而且可以提高了手术的成功率、改善患者的生存质量，对缺损下颌骨具有较高的吻合性，恢复良好，因此它具有良好的发展前景。近年来，利用成型钛板即刻植入及钛合金来进行下颌骨缺损修复的方法也得到广泛得应用[9]。也有报道指出玻璃陶瓷、钛合金支架等材料应用于下颌骨缺损修复的的手术当中[10]。利用数字化技术和快速原型制作钛合金制作个性化修复假体来修复下颌骨缺损的手术, 将成为下颌骨缺损修复的重要手段之一[11-12]。

有报道指出单独利用钛金属材料制作的假体模型进行颌面骨损伤修复时，由于金属模型不能很好的与患者下颌骨切除部位良好接触，而会造成金属的外露、软骨组织不能完全覆盖以及螺钉松弛的现象，而计算机辅助钛合金，可以避免假体模型与缺损切除部位的不吻合情况的发生。由于下颌骨缺损的原因不尽相同且损伤部位形状不同，同时由于不同个体间下颌骨形态差异也比较大，所以简单利用下颌骨的正常大小数值来对所有患者进行下颌骨损伤修复是不合适的，所以进行下颌骨损伤个体化修复设计是非常重要的。

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[收稿日期]2014-02-15[修回日期]2014-03-25

编辑/何志斌